CN111238849A - 一种火星车移动系统性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种火星车移动系统性能测试装置，属于火星探测测试设备技术领域，所述火星车移动系统性能测试装置，包括阻力矩加载机构，用于与被测火星车的车轮相连接，对所述被测火星车的车轮进行阻力矩加载；振动加载机构，用于设置于所述被测火星车的底部，对所述被测火星车进行振动加载；温度控制舱，用于将所述被测火星车设置于所述温度控制舱的内部，控制所述被测火星车的测试温度；以及固定架，分别与所述阻力矩加载机构和所述温度控制舱相连接。与现有技术比较，本发明能够实现火星车移动系统在地面的强度和耐疲劳性能测试。

Description

一种火星车移动系统性能测试装置
技术领域
本发明涉及火星探测测试设备技术领域，具体而言，涉及一种火星车移动系统性能测试装置。
背景技术
我国的火星探测事业正在如火如荼的进行，但由于火星距离地球更远，环境更加复杂，火星的探测难度更高、风险更大。因此，需要在地面进行大量的测试实验，对火星探测器进行全面的校核与测试，保证火星探测器的可靠性。
火星车移动系统在地面的性能测试是火星车在设计及实验验证阶段的一个重要组成部分，而现有技术中并没有火星车移动系统在地面的性能测试装置。
综上所述，迫切需要开发出一种火星车移动系统在地面的性能测试装置满足现有的需要。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中现有技术中并没有火星车移动系统在地面的性能测试。
为解决上述问题，本发明提供一种火星车移动系统性能测试装置，包括
阻力矩加载机构，用于与被测火星车的车轮相连接，对所述被测火星车的车轮进行阻力矩加载；
振动加载机构，用于设置于所述被测火星车的底部，对所述被测火星车进行振动加载；
温度控制舱，用于将所述被测火星车设置于所述温度控制舱的内部，控制所述被测火星车的测试温度；以及
固定架，分别与所述阻力矩加载机构和所述温度控制舱相连接。
可选地，所述阻力矩加载机构包括悬架支撑系统，且所述悬架支撑系统用于与所述固定架和所述被测火星车的主摇臂相连接。
可选地，所述悬架支撑系统包括相互连接的连接平台和连接轴，所述连接平台与所述固定架相连接，所述连接轴与所述主摇臂相连接。
可选地，所述阻力矩加载机构包括电机、减速机、编码器及扭矩传感器、联轴器和车轮加载转轴，所述电机的一端与所述固定架相连接，所述电机的另一端与所述减速机的输入端相连，所述编码器及扭矩传感器的一端与所述减速机的输出端相连接，所述编码器及扭矩传感器的另一端依次通过所述联轴器和所述车轮加载转轴与所述车轮相连接。
可选地，所述阻力矩加载组件还包括支撑结构，所述支撑结构包括相互连接的转动调节装置和移动调节装置，且所述移动调节装置与所述联轴器相连接，所述转动调节装置与所述固定架相连接。
可选地，所述振动加载机构包括由上至下依次设置的预加载装置和振动平台，且所述预加载装置设置于所述车轮的底部，所述振动平台设置于所述温度控制舱的外部。
可选地，所述预加载装置包括第一加载结构和第二加载结构，所述第一加载结构与所述第二加载结构通过连接结构相连接，且所述第一加载结构用于支撑所述车轮，所述第二加载结构与所述振动平台相连接。
可选地，所述第一加载结构与所述连接结构活动连接，且所述连接结构上设置用于控制所述第一加载结构移动的调节旋钮。
可选地，所述温度控制舱包括舱体，所述舱体包括顶板和分别与所述顶板相对的两端连接的第一侧板和第二侧板，所述顶板上设置排气口，所述第一侧板上设置舱门，所述第二侧板上设置连接孔，所述车轮加载转轴穿过所述连接孔与所述车轮相连接。
可选地，还包括紧贴所述温度控制舱设置的操作梯，所述操作梯适于工作人员操作温度控制舱。
本发明所述的一种火星车移动系统性能测试装置相对于现有技术的优势在于：本发明提供了一种火星车移动系统性能测试装置能够实现火星车移动系统在地面的性能测试，其中温度控制舱用于模拟火星车极寒极热的温度测试范围(-150℃至+100℃)，阻力矩加载机构能够对车轮进行阻力矩的直接加载，用来模拟车轮负载与不同地貌特征所需的车轮阻力矩，以便测试不同负载工况下的车轮工作性能；振动加载机构通过电磁激励的方式实现在0-10Hz范围内单自由度振动，结构简单，测试准确。
附图说明
图1为本发明实施例中火星车移动系统性能测试装置的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为图2的内部剖视图；
图4为图3中A处的局部放大示意图；
图5为本发明实施例中火星车移动系统性能测试装置的部分结构示意图一；
图6为本发明实施例中阻力矩加载组件的结构示意图；
图7为本发明实施例中悬架支撑系统的结构示意图；
图8为本发明实施例中温度控制舱的结构示意图；
图9为本发明实施例中温度控制舱在另一角度的结构示意图；
图10为本发明实施例中火星车移动系统性能测试装置的部分结构示意图二；
图11为本发明实施例中被测火星车的结构示意图；
图12为本发明实施例中被测火星车的正视图；
图13为图12中B-B方向的剖视图。
附图标记说明：
1-被测火星车、11-第一车轮、12-第二车轮、13-连接臂、131-第一转向臂、132-第一副摇臂、133-第二转向臂、134-第二副摇臂、135-主摇臂、136-转动电机、14-第一驱动电机、2-固定架、21-固定部件、211-第一固定底座、212-第二固定底座、213-横梁、3-阻力矩加载机构、31-电机、32-减速机、33-编码器及扭矩传感器、34-联轴器、35-车轮加载转轴、36-支撑结构、361-转动调节装置、362-移动调节装置、37-悬架支撑系统、4-振动加载机构、41-预加载装置、411-第一加载结构、4111-弹性装置、4112-顶台、4113-底台、412-第二加载结构、413-连接结构、414-调节旋钮、415-导向柱、42-振动平台、5-温度控制舱、51-排气口、52-舱门、53-连接孔、54-观察窗、6-操作梯。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表右方，“X”的反向代表左方，“Y”的正向代表上方，“Y”的反向代表下方，“Z”的正向代表前方，“Z”的反向代表后方，且术语“X”、“Y”、“Z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1-5所示，本发明实施例提供一种火星车移动系统性能测试装置，包括
阻力矩加载机构3，与被测火星车1的车轮相连接，对被测火星车1的车轮进行阻力矩加载，用于模拟车轮在星球表面运动时所受到的地面阻力；
振动加载机构4，设置于被测火星车1的底部，对被测火星车1进行振动加载，用于模拟被测火星车1在不同地形时车轮受到的振动；
温度控制舱5，被测火星车1设置于温度控制舱5的内部，用于控制被测火星车1的测试温度，用于模拟星球表面温度变化；以及
固定架2，分别与阻力矩加载机构3和温度控制舱5相连接。
如图10所示，优选地，温度控制舱5通过固定部件21与固定架2相连接，在一些具体的实施例中，固定部件21包括第一固定底座211、第二固定底座212和横梁213，且横梁213上靠近固定架2的一端与第一固定底座211相连接，用于将横梁213与固定架2相连接，横梁213上靠近温度控制舱5的一端与第二固定座相连接，用于将横梁213与温度控制舱5相连接。本实施例中对于横梁213与固定架2的连接方式和横梁213与温度控制舱5的连接方式不做具体的限定，在一些优选的实施例中，横梁213与固定架2螺栓连接，横梁213与温度控制舱5螺栓连接，连接方便且牢固。本实施例中对于横梁213与第一固定底座211、横梁213与第二固定底座212的连接方式不做限制，在一些优选的实施例中横梁213与第一固定底座211螺栓连接，横梁213与第二固定底座212螺栓连接，连接方便且牢固。
如图11-13所示，优选地，被测火星车1包括第一车轮11、第二车轮12、连接臂13、第一驱动电机14和第二驱动电机31，且第一车轮11的轴心与连接臂13通过第一驱动电机14相连接，第二车轮12的轴心与连接臂13通过第二驱动电机31相连接。每个车轮内部安装有独立电机31，能够实现各个车轮的独立转动。
优选地，连接臂13包括与第一驱动电机14连接的第一转向臂131和与第一转向臂131相连接的第一副摇臂132，连接臂13还包括与第二驱动电机31连接的第二转向臂133和与第二转向臂133相连接的第二副摇臂134，第一副摇臂132和第二副摇臂134通过转动电机136转动相连，且转动电机136还与主摇臂135转动相连。在一些优选的实施例中，第一转向臂131的形状为“凹”字型，且第一转向臂131的一端与第一驱动电机14相连接，第一转向臂131的另一端与第一副摇臂132相连接，结构简单，连接牢固，有利于实现第一车轮11的转向；第二转向臂133的形状为“凹”字型，且第二转向臂133的一端与第二驱动电机31相连接，第二转向臂133的另一端与第二转向臂133相连接，结构简单，连接牢固，有利于实现第二车轮12的转向。
如图7所示，优选地，还包括与固定架2连接的悬架支撑系统37，且悬架支撑系统37与主摇臂135相连接。在实际应用过程中，主摇臂135在火星车上与车身相连接，而为了测试火星车移动系统的性能，本实施例中将主摇臂135与悬架支撑系统37相连接，在模拟火星车在移动过程中的阻力加载过程中，提供预紧力。在一些具体的实施例中，悬架支撑系统37包括与固定架2连接的连接平台和与主摇臂135相连接的连接轴，且连接平台与连接轴相连接，本实施例中对于固定架2与连接平台、连接平台与连接轴的连接方式不做限制，在一些优选的实施例中，固定架2与连接平台螺栓连接，连接平台与连接轴螺栓连接，连接方便且牢固。
如图6所示，优选地，阻力矩加载机构3包括电机31、减速机32、编码器及扭矩传感器33、联轴器34和车轮加载转轴35，电机31的一端与固定架2相连接，电机31的另一端与减速机32的输入端相连，编码器及扭矩传感器33的一端与减速机32的输出端相连接，编码器及扭矩传感器33的另一端依次通过联轴器34和车轮加载转轴35与车轮相连接。本实施例中减速机32形状为直角，便于实现阻力矩加载。在力矩加载过程中，通过编码器及扭矩传感器33实现力矩闭环控制，完成预定工况的模拟。
在一些优选的实施例中，电机31通过直角固定座与固定架2相连接，在一些具体的实施例中，直角固定座包括相互连接的竖直调节部件及水平调节部件，使电机31在二维平面内调节。
优选地，阻力矩加载组件还包括支撑结构36，支撑结构36包括相互连接的转动调节装置361和移动调节装置362，且移动调节装置362与联轴器34相连接，转动调节装置361与固定架2相连接。支撑结构36能够实现转动和直线运动，从而提高被侧火星车在浮动过程中的适应能力。
优选地，振动加载机构4包括由上至下依次设置的预加载装置41和振动平台42，且预加载装置41设置于车轮的底部，振动平台42设置于温度控制舱5的外部。本实施例中对于振动平台42的具体类型不做限制，在一些优选的实施例中，振动平台42为气浮振动平台42，型号为DC-300-3/RC-2000，能够通过改变电磁力实现不同振幅及频率加载，加载精度高。
如图4所示，优选地，预加载装置41包括第一加载结构411和第二加载结构412，第一加载结构411与第二加载结构412通过连接结构413相连接，且第一加载结构411用于支撑车轮，第二加载结构412与振动平台42相连接。
优选地，第一加载结构411与连接结构413活动连接，且连接结构413上设置用于控制第一加载结构411移动的调节旋钮414。本实施例中对于第一加载结构411与连接结构413的连接方式不做限制，在一些具体的实施例中，第一加载结构411与连接结构413螺纹连接，连接结构413上设置外螺纹，第一加载结构411与连接结构413的接口处设置与外螺纹相匹配的内螺纹，结构简单。
优选地，第一加载结构411的内部还设有一弹性装置4111，且弹性装置4111的一端固定于第一加载结构411的顶台4112，弹性装置4111的另一端穿过连接结构413固定于第一加载结构411的底台4113，且底台4113与第二加载结构412通过导向柱415相连接，使得底台4113在旋转调节旋钮414的作用下，可沿导向柱415带动顶台4112上升，进而带动车轮升高，使主摇臂135产生微弱弹性变形，施加预压力。在一些优选的实施例中，弹性装置4111为弹簧，结构简单、成本低。
如图8-9所示，优选地，温度控制舱5包括舱体，舱体包括顶板和分别与顶板相对的两端连接的第一侧板和第二侧板，顶板上设置排气口51，第一侧板上设置舱门52，工作人员可通过操作梯6舱门52进入舱内部完成调试工作。第二侧板上设置连接孔53，车轮加载转轴35穿过连接孔53与车轮相连接。本实施例中对于舱体的形状不做限制，在一些优选的实施例中，舱体的形状为正方体，结构简单，加工容易。
优选地，舱门52上设置观察窗54，操作人员可通过观察窗54观察到舱内被测火星车1的状态，便于进行测试。
优选地，舱体的底板上设置接口，且接口与第一振动加载结构之间柔性密封，本实施例中对于密封的材料不做限制，在一些优选的实施例中，密封材料为防水弹力布，成本低。
舱体的底板与地面具有间隔距离，在一些具体的实施例中，火星车移动系统性能测试装置还包括紧贴温度控制舱5设置的操作梯6，方便工作人员进入舱体。
本实施例的一种火星车移动系统性能测试装置能够通过车轮力矩，振动幅值，振动频率以及测试温度中的某一个数据进行单变量控制，对被测火星车1进行强度、疲劳测试。在一些具体的实施例中，根据应用环境的需求，设定强度及耐疲劳性指标，并通过温度控制舱5设定被测火星车1极寒极热的温度，通过阻力矩加载机构3能够对车轮进行阻力矩的直接加载，通过振动加载机构4对被测火星车1进行单自由度振动加载，观察被测火星车1的状态，当主摇臂135根部断裂，则表明强度及耐疲劳性能无法满足应用需求，相反，当主摇臂135根部未发生破坏，则表明强度及耐疲劳性能能够满足应用需求。
因此，本实施例的一种火星车移动系统性能测试装置相对于现有技术的优势在于：本发明提供了一种火星车移动系统性能测试装置能够实现火星车移动系统在地面的性能测试，其中温度控制舱5用于模拟火星车极寒极热的温度测试范围(-150℃至+100℃)，阻力矩加载机构3能够对车轮进行阻力矩的直接加载，用来模拟车轮负载与不同地貌特征所需的车轮阻力矩，以便测试不同负载工况下的车轮工作性能；振动加载机构4通过电磁激励的方式实现在0-10Hz范围内单自由度振动，结构简单，测试准确。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，包括
阻力矩加载机构(3)，用于与被测火星车(1)的车轮相连接，对所述被测火星车(1)的车轮进行阻力矩加载；
振动加载机构(4)，用于设置于所述被测火星车(1)的底部，对所述被测火星车(1)进行振动加载；
温度控制舱(5)，用于将所述被测火星车(1)设置于所述温度控制舱(5)的内部，控制所述被测火星车(1)的测试温度；以及
固定架(2)，分别与所述阻力矩加载机构(3)和所述温度控制舱(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述阻力矩加载机构(3)包括悬架支撑系统(37)，且所述悬架支撑系统(37)用于与所述固定架(2)和所述被测火星车(1)的主摇臂(135)相连接。
3.根据权利要求2所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述悬架支撑系统(37)包括相互连接的连接平台和连接轴，所述连接平台与所述固定架(2)相连接，所述连接轴与所述主摇臂(135)相连接。
4.根据权利要求1所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述阻力矩加载机构(3)包括电机(31)、减速机(32)、编码器及扭矩传感器(33)、联轴器(34)和车轮加载转轴(35)，所述电机(31)的一端与所述固定架(2)相连接，所述电机(31)的另一端与所述减速机(32)的输入端相连，所述编码器及扭矩传感器(33)的一端与所述减速机(32)的输出端相连接，所述编码器及扭矩传感器(33)的另一端依次通过所述联轴器(34)和所述车轮加载转轴(35)与所述车轮相连接。
5.根据权利要求4所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述阻力矩加载组件还包括支撑结构(36)，所述支撑结构(36)包括相互连接的转动调节装置(361)和移动调节装置(362)，且所述移动调节装置(362)与所述联轴器(34)相连接，所述转动调节装置(361)与所述固定架(2)相连接。
6.根据权利要求1所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述振动加载机构(4)包括由上至下依次设置的预加载装置(41)和振动平台(42)，且所述预加载装置(41)设置于所述车轮的底部，所述振动平台(42)设置于所述温度控制舱(5)的外部。
7.根据权利要求6所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述预加载装置(41)包括第一加载结构(411)和第二加载结构(412)，所述第一加载结构(411)与所述第二加载结构(412)通过连接结构(413)相连接，且所述第一加载结构(411)用于支撑所述车轮，所述第二加载结构(412)与所述振动平台(42)相连接。
8.根据权利要求7所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述第一加载结构(411)与所述连接结构(413)活动连接，且所述连接结构(413)上设置用于控制所述第一加载结构(411)移动的调节旋钮(414)。
9.根据权利要求4所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，所述温度控制舱(5)包括舱体，所述舱体包括顶板和分别与所述顶板相对的两端连接的第一侧板和第二侧板，所述顶板上设置排气口(51)，所述第一侧板上设置舱门(52)，所述第二侧板上设置连接孔(53)，所述车轮加载转轴(35)穿过所述连接孔(53)与所述车轮相连接。
10.根据权利要求9所述的火星车移动系统性能测试装置，其特征在于，还包括紧贴所述温度控制舱(5)设置的操作梯(6)，所述操作梯(6)适于工作人员操作温度控制舱(5)。
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